永久船闸闸室衬砌墙单侧滑框倒模设计与施工
摘要:三峡工程永久船闸闸室衬砌墙混凝土浇筑是衬砌墙施工的一大难题,在常规模板、普通滑模及单侧滑框倒模三个方案中,单侧滑框倒模具有混凝土表面强度不扰动、施工速度快、表面光滑平整、无施工缝等优点。
1 工程概况
永久船闸共有南北双线五级闸室,每级闸室分左右侧共有42块衬砌墙,衬砌墙为混凝土薄壁结构。墙体迎水面横向12~14 m分块(标准块宽为12 m,文中设计均为标准块计),闸室单数块中间设浮式系船柱,每隔4块衬砌墙设1个爬梯槽。每块竖向15 m左右分水平结构缝,竖向分缝处设两道铜止水,水平结构缝设水平止水,墙体厚度从下至上为1.5~2.1 m,墙体最高达48 m,墙背布置的间距2 m×1.5 m高强锚杆端头距迎水面仅5 cm,墙背设有竖向及水平排水管网。
2 单侧滑框倒模结构及计算
2.1 滑框倒模结构组成
单侧滑框倒模结构由三大部分组成:模骨系统、液压系统、电气设备系统。
2.1.1 模骨系统(图1)
模骨系统由模板、滑道、围圈、提升架、导轨、操作平台、支承架等组成
①模板高度为200 cm,分5层,每层高度40 cm;模板之间用U形卡扣接。
②围圈与模板之间设置滑道,滑道采用48×3.5 mm钢管制作并固定在围圈上,滑道间距30 cm。单侧滑框倒模提升时模板不随提升架滑动,只是滑道与模板之间相对滑动。
③围圈设三道,采用16#工字钢,围圈立柱可调节。
④提升架为整体框架结构,立柱用18#工字钢制作,用螺栓和主次架([20槽钢)相连。
⑤导轨是主要的受力结构,混凝土侧压力均作用在导轨上。导轨下端与墙体预埋套筒相连,上端与高强锚杆相连。在对应高强锚杆部位竖向设6根导轨,采用20#工字钢。滑升时导轨交替上升,保证4根处于完全受力状态,在每根导轨的上方设一手拉葫芦,作为导轨提升之用。
⑥操作平台分三层,上层平台为下料平台,放置6套下料斗;中层平台为钢筋绑扎和装模操作平台;下层平台液压控制操作平台;在模板下口的排架上设简易活动跳,为拆翻模板及缺陷修补之用。
⑦支承架的竖杆采用48×3.5 mm的钢管作爬杆,12 m标准块采用7组,每组为6根,第一组(7根)浇在混凝土中,其它爬杆用扣件连成整体排架。支承架与下部墙体通过预埋套筒连在一起。
2.1.2 液压滑升系统
每4只千斤顶(GYD-60)为一组,每组水平间距1.9 m,标准段布置7组。控制台采用YKT-36型。
2.1.3 电气设备系统
机械动力设备采用380 V电压。操作平台上照明电压采用36 V低压,以保证夜间工作安全。
2.2 单侧滑框倒模结构计算
经计算荷载如下(按支承架高52 m,宽5.5 m考虑):
①模具自重116.61 kN;
②混凝土侧压力14.9 kN/m;
③施工荷载41.41 kN;
④操作平台上电焊机、小型振动房等杂物为30 kN;
⑤钢模与滑道摩阻力1.65 kN/m;
⑥钢管扣件总重369 kN;
3 单侧滑框倒模施工
3.1 仓位准备
①首先搭设双排钢管脚手架。岩面清理时在脚手架上搭活动跳板,用高压冲毛机冲洗清理基岩面,部分松动大块岩石人工清撬。
②安装墙后排水管网。
③墙背钢筋安装须一次到顶。迎水面钢筋边浇筑边施工,采用镦粗直螺纹钢筋连接。
④墙背钢筋绑扎结束后,将冷却水管一次性埋设。
⑤上下游侧模及止水可一次性施工到顶和先部分施工后随滑框倒模一同上升。
3.2 单侧滑框倒模模具安装程序测量定位→搭设安装平台→主次架及提升架→围圈→滑道→模板→导轨安装→安插支承杆并加固→下料斗安装→液压系统安装及调试→安装平台拆除
3.3 单侧滑框倒模施工工艺流程
3.4 单侧滑框倒模施工
3.4.1 混凝土
混凝土的配制,除符合设计要求外,尚应控制坍落度4~6 cm,夏季控制10~12 h达0.5 MPa,采用三级配。采用自卸车+卧罐+门塔机入仓方式。
3.4.2 初滑
浇筑前需作单侧滑框倒模安装及调试。2 m高模板分五层浇筑到顶,待第一层超过10~12 h后,解除模板与滑道之间的连接,开始滑升1~2个行程(一个行程3 cm左右),检查滑具是否正常。第一次滑升50 cm,将第一层模板拆除。检查混凝土是否达到脱模要求,表面强度须达到0.5 MPa以上。
3.4.3 正常滑升
夏季每天可滑升4~5 m。正常浇筑后,每次每层浇筑40cm,滑框40 cm,拆翻模板40 cm。
3.5 浮式系船柱及爬梯槽部位施工
3.5.1 浮式系船柱
浮式系船柱部位另用三只千斤顶组成一个独立系统。利用浮式系船柱护角埋件,采用滑模,模板高120 cm。
3.5.2 爬梯槽
爬梯槽部位与立面模板组成整体滑框倒模系统。
4 安全与质量控制
4.1 安全措施
滑框倒模除架子工外的所有工种的操作均在平台上进行,平台分为上、中、下三层,均为安全网封闭式。架子工操作时,须系好安全带,以确保自身安全。搭设规范爬梯上下,并挂封闭安全网。
4.2 质量控制
4.2.1 混凝土质量控制
按滑框倒模施工工艺要求,在拆模时,混凝土表面强度必须达到0.5 MPa以上。模板每次安插前必须将脏物清理干净并刷脱模剂。安插模板时,顶层模板口上的砂浆必须清除干净,使接缝严密。
4.2.2 墙体垂直度的检测控制支承架靠衬砌墙部位上下游两端和中间各设一个重锤,滑升前调好线锤,并固定好底面标记,线锤通过钢丝绳及滑轮随支承架滑升而不断下放,每隔一段时间观察一次,以确定偏差程度而进行调整,当支承架上口偏差1 cm时就调整一次。
4.2.3 支承架平台水平度的检测控制采用水管法:在每根支承杆上设一刻度尺,并将有色水管尺绑附在刻度尺上,滑升前,将每一水管的水位都调在同一水平上,在滑升过程中,不断观测,当累计误差超过3~5 cm就进行一次调平。
4.2.4 纠偏
导轨调整法———松紧导轨,调节衬砌墙的垂直度;液压系统调整法———通过千斤顶调平器或关闭部分千斤顶来达到调平的目的,确保水平度和垂直度。
5 结束语
用单侧滑框倒模施工的三峡永久船闸闸室衬砌墙质量好,防止了常规模板和滑模施工的一些质量通病,具有普通滑模所没有的下列优点:解决了普通滑模易扰动混凝土、表面强度会下降的关键问题;滑模设施结构更为合理;无施工缝、表面光洁无波浪;机动灵活可随时停滑;不受高度限制、一次到顶、施工速度快等。从已施工的北二闸室Ⅱ北18块衬砌墙滑框倒模来看,表面光洁平整、滑升速度是常规滑模的1.5倍左右,常温条件下日滑升速度可达3.0~4.0 m,完全达到了预期目的,施工效果较理想,运用前景很好。单侧滑框倒模前期投入较大。
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